¿Qué es el IMU y cómo funciona en la agrimensura?

Los receptores RTK se han utilizado ampliamente en el campo de la topografía y la cartografía de alta precisión, como la topografía catastral, la topografía de tierras, la topografía de ingeniería, la topografía de construcción y líneas eléctricas, y la cartografía topográfica, etc. Con el uso cada vez mayor de receptores RTK, los topógrafos proponen la demanda de mayor eficiencia, comodidad y seguridad.

Por lo general, se requiere que los agrimensores centren la burbuja del poste de rango cuando utilizan los receptores RTK tradicionales para asegurarse de que la varilla de centrado y la línea vertical donde se encuentra el punto de medición coincidan. Bajo el cálculo simplificado del modelo, se puede considerar que en el sistema de coordenadas geográficas locales (sistema n), el centro de fase de la antena GNSS es consistente con la horizontal del punto de medición, y las coordenadas de elevación solo tienen una diferencia en la longitud de la varilla de centrado, como se muestra en la Figura 1:

Figura 1. Medición tradicional del receptor RTK

El receptor RTK tradicional es fácil de implementar en el software. Sin embargo, aumenta la carga del topógrafo y no es eficiente ni conveniente, especialmente en el caso de las esquinas de la pared, donde los puntos son difíciles de medir o incluso inaccesibles. En tal caso, surgieron los receptores RTK con función de medición de inclinación. ComNav utiliza el esquema de navegación integrado RTK/INS para lograr la medición de la inclinación. Este tipo de receptores RTK se denominan receptores IMU RTK.

La medición de la inclinación del receptor IMU RTK se realiza en el software de la siguiente manera:

La línea que conecta el centro de fase de la antena GNSS y la punta del polo de centrado se considera un vector (vector L). En el sistema de coordenadas local (sistema n), cuando se determina la dirección en la que se inclina el vector, es decir, el ángulo de acimut (Rumento), y cuánto se inclina, es decir, el ángulo de inclinación (Inclinación), entonces las coordenadas del punto de medición se pueden determinar mediante la transformación de proyección. De esta manera, la clave para realizar la medición de la inclinación es obtener estos dos ángulos.

Figura 2. Navegación inercial Medición de inclinación RTK 

Al diseñar el receptor RTK de navegación inercial, alinee el eje sensible Z del acelerómetro de la unidad de medición inercial (IMU) paralelo al vector L. Establecemos el sistema de coordenadas de portadora (sistema b) para que sea paralelo al eje sensible del acelerómetro de 3 ejes, y el origen se encuentra en la intersección de los ejes sensibles, formando un sistema de coordenadas dextrógiro. Entonces, no importa cómo se mueva el receptor, el vector L es un vector de valor constante en el marco b. Utilizando esta relación determinista, los dos ángulos mencionados anteriormente pueden resolverse determinando la relación de rotación entre el sistema b y el sistema n, es decir, el ángulo de actitud, que se obtiene mediante el sistema de navegación integrado RTK/INS en tiempo real.

Más lejos

 es el ángulo de balanceo,  es el ángulo de cabeceo,  es el ángulo de rumbo.

Además, la adquisición del ángulo de rumbo inicial y el mantenimiento de la precisión del ángulo de rumbo son uno de los factores cruciales que determinan la precisión de la medición de la inclinación en el sistema de navegación integrado RTK/INS.

El uso del receptor IMU RTK mejorará definitivamente la eficiencia de la topografía: sin calibraciones in situ y sin necesidad de centrar la burbuja, se ahorra mucho más tiempo, se accede a más puntos de forma segura y los resultados son precisos, lo que reduce el trabajo repetitivo.